Применение богатой тромбоцитами плазмы (PRP) с целью увеличения эффективности костных трансплантатов при использовании в области стоматологических имплантатов

Dental Implantology Update

The International Forum for Continuing Education

Volume 11, Number 3

March 2000

Применение богатой тромбоцитами плазмы с целью увеличения эффективности костных трансплантатов при использовании в области стоматологических имплантатов

Арун Гарг (Arun Garg), DMD, отделение стоматологической и челюстно-лицевой хирургии стоматологического факультета университета Майами

Несмотря на то, что наращивание кости с целью обеспечения необходимого объема для установки стоматологических имплантатов в последние 10 лет стало рутинной процедурой, постоянно проводятся исследования, направленные на разработку методов, способных улучшить способности клиницистов повлиять на эффективность костных материалов. В последнее время исследователи концентрируют свое внимание на возможности применять полипептиды (факторы роста и дифференциации) для улучшения регенерации кости.

Процесс регенерации кости

Костные трансплантаты, полученные из таких донорских участков, как гребень подвздошной кости, бедренная кость, содержат остеокомпетентные клетки, островки минерализованной губчатой кости, фибрин кровяного сгустка и тромбоциты, которые находятся в самом сгустке. В течение нескольких часов после пересадки трансплантата начинается дегрануляция тромбоцитов, находящихся в сгустке, что приводит к высвобождению полученных из тромбоцитов факторов роста (PDGF) и трансформирующих факторов роста β1 и β2 (TGF-β1 и TGF-β2). Эти факторы инициируют процесс регенерации кости. В течение первых трех–четырех недель после пересадки трансплантата развиваются биохимическая и клеточная фазы регенерации кости, что клинически выражается в консолидации трансплантата посредством объединения отдельных остеоидных островков и поверхностных остеоидов губчатой кости с принимающим костным ложем. Кроме того, протекают процессы остеогенеза и остеокондукции. Данную клеточную фазу часто называют первым этапом регенерации кости или этапом рыхлой кости. Во время первой фазы произошедшая клеточная регенерация приводит к образованию неорганизованной рыхлой кости, которая структурно представляет собой довольно плотное образование, но недостаточно зрелое. Кость подвергается неизбежной резорбции и замещению в процессе ремоделировки. В конечном итоге, первая фаза регенерации кости сменяется второй, во время которой кость содержит меньше клеток и становится более минерализованной и структурно более организованной, что больше напоминает пластинчатую кость.

Остеокласты инициируют замещение кости первой фазы на кость, характерную для второй базы. Теоретически, кость первой фазы резорбируется под действием остеокластов в ходе цикла нормальной ремоделировки и замещения. Гистологически, такие трансплантаты подвергаются длительной ремоделировке, в результате которой происходит нормальное обновление скелета. В ходе данного цикла формируется надкостница и эндостальная прослойка, и трансплантат замещается плотной, губчатой структурой.

Факторы роста и дифференциации представляют собой класс биологических медиаторов, которые играют важную роль в стимуляции и регулируют заживление ран, а также ключевые клеточные процессы, включая митогенез, хемотаксис, дифференциацию и метаболизм.

Все эти факторы играют основную роль в процессе остеоинтеграции. Теоретически, применение этих факторов роста в сочетании с костными материалами может улучшить и даже ускорить нормальный процесс регенерации кости. Одним из способов использовать ценные свойства, которыми обладают факторы роста, является доставка богатой тромбоцитами плазмы (БоТП) в область пересадки костного трансплантата. Тромбоциты представляют собой богатый источник PDGF, TGF-β1 и TGF-β2. Исследования показали, что клетки костного мозга, присутствующие в костном трансплантате, содержат эти факторы роста. Кроме того, получены рентгенографические доказательства того, что использование БоТП с костным материалом позволяет значительно сократить сроки консолидации и созревания кости, а также увеличить ее плотность. Смешивание БоТП с костным материалом позволяет использовать влияние PDGF, TGF-β1 и TGF-β2, по меньшей мере, на начальных этапах процесса регенерации. По мере дегрануляции тромбоцитов высвобождаются PDGF и TGF-β. Известно, что все тромбоциты в области раны разрушаются в течение первых 3–5 дней, и что первоначальная активность факторов роста истощается в течение 7–10 дней.

Первоначальный толчок, который БоТП дает процессу регенерации кости, «запускает» каскад регенерационного цикла, который продолжает формировать зрелый трансплантат.

PDGF считается одним из наиболее значимых гормонов, который присутствует в любых ранах. Он инициирует заживление соединительной ткани, включая регенерацию кости. PDGF обладает мощной митогенной и ангиогенной активностью, а также регулирует деятельность других факторов роста. Митогенный эффект приводит к образованию большого количества клеток, участвующих в заживлении, а ангиогенный способствует построению новых капилляров.

Активирование других факторов роста приводит к индуцированию функций фибробластов и остеобластов, ускоряет дифференциацию клеток, а также влияет на функции других клеток, например, макрофагов. Кроме того, существуют доказательства того, что PDGF увеличивает скорость пролиферации стволовых клеток.

TGF-β1 и TGF-β2 участвуют в общих процессах восстановления тканей и регенерации кости. Основное действие этих факторов заключается в регуляции хемотаксиса и митогенеза клеток-предшественников остеобластов и способности стимулировать депозицию коллагеновой матрицы при заживлении ран и восстановлении кости. Кроме того, эти факторы роста ускоряют формирование кости посредством возрастания скорости пролиферации стволовых клеток, а также, до некоторой степени, подавляют формирование остеокластов, т.е. резорбцию кости.

Фибриновый компонент БоТП обеспечивает связывание частиц костного материала и способствует остеокондукции посредством образования сети, которая играет роль скелета, поддерживающего рост новой кости. Более того, БоТП модулирует и повышает функционирование одних факторов роста в присутствии других.

Эта способность отличает факторы роста, содержащиеся в БоТП, от других факторов роста, которые обладают самостоятельным действием, и отвечают только за какой-то один аспект регенерации.

Исследования, посвященные использованию БоТП

К сожалению, до настоящего времени проведено немного исследований, посвященных изучению эффективности комбинации БоТП с костными материалами и стоматологическими имплантатами. Тем не менее, результаты первого клинического исследования выглядят многообещающими, также как и доклинические испытания на животных. Результаты показали улучшение регенерации кости при применении PDGF, TGF-β1 и TGF-β2 или других факторов роста. Несколько исследований в области ортопедической хирургии позволили получить доказательства положительного влияния аутогенного фибрина при наличии PDGF и TGF-β.

В контролируемом исследовании, проведенном Marx с соавт., участвовали 88 пациентов, которым провели трансплантацию кости с целью устранения дефектов после резекции участков нижней челюсти. Два разных исследователя проводили рентгенологическую оценку участков, где был использован костный трансплантат вместе с БоТП, и контрольными участками, в которых был использован только трансплантат. Оценку проводили через 2, 4 и 6 месяцев, причем во всех участках, в которых использовали БоТП, степень зрелости кости была почти в два раза выше. Гистоморфометрическая оценка, проведенная через 6 месяцев после операции, показала, что плотность кости в исследуемой группе была на 15–30% выше, чем в контрольной.

В другом контролируемом исследовании участвовали 20 пациентов, которым были удалены зубы перед установкой имплантатов. В группе пациентов, в которой в комбинации с костным материалом использовали БоТП, результаты были значительно лучше. При оценке через 16 недель после вмешательства в этой группе ширина костного гребня в вестибулярно-оральном направлении была больше, а эпителизация происходила быстрее, чем в контрольной группе. В контрольной группе во многих случаях соединительная ткань заполняла большую часть дефекта.

БоТП получали посредством забора небольшого количества крови у пациента и с использованием сепаратора клеток, что позволяло собрать тромбоцитарный концентрат. Применение БоТП требует инициации процесса коагуляции. Это достигается посредством смешивания 5 мл 10% раствора хлорида кальция с 5000 ед. топического бычьего тромбина. Протокол применения БоТП требует использования 10-тимиллилитрового шприца для каждого замешивания.

Каждое замешивание состоит в следующем: к 6 мл БоТП добавляют 1 мл смеси хлорида кальция и тромбина и 1 мл воздуха, который необходим для формирования пузырьков воздуха при смешивании. Необходимо аккуратно потрясти шприц в течение 6–10 секунд для инициации свертывания.

После этого БоТП принимает консистенцию геля, и ее можно добавлять к костному материалу. После смешивания БТП с костным материалом формирующийся фибрин приводит к связыванию сыпучих частиц материала, что помогает хирургу придавать материалу требуемую форму.

В настоящее время на рынке существует аппарат амбулаторного пользования, который позволяет применять данную методику в ежедневной клинической практике (СмартПРеП (SmartPReP), Harvest Technologies Corp.). При использовании данной системы необходимо получить 90 мл (в настоящее время 20 мл – примеч. пер.) крови пациента с помощью стандартной венепункции. Кровь помещают в автоматизированную центрифугу двойного вращения, которая сепарирует кровь на красные кровяные тельца (эритроциты), бедную тромбоцитами плазму (БеТП) и богатый факторами роста тромбоцитарный концентрат (БоТП). Аппарат функционирует по следующей схеме. В корзину центрифуги помещают одноразовый контейнер, заполненный кровью пациента. Сначала корзина находится в вертикальном положении. После нажатия на кнопку старта ротор начинает вращаться, и корзина ротора перемещается в горизонтальное положение. Красные кровяные тельца оседают ниже перегородки, а БоТП остается выше перегородки.

После отделения БоТП движение ротора замедляется, но корзина остается в горизонтальном положении, что позволяет отцедить БоТП из камеры, содержащей красные клетки крови. После завершения сцеживания ротор вновь начинает вращаться, причем корзины остаются в горизонтальном положении. Находящиеся в БоТП тромбоциты начинают оседать на дно камеры с плазмой. После такого жесткого вращения тромбоциты концентрируются на дне камеры с плазмой, а корзины возвращаются в вертикальное положение. Одноразовую чашку вынимают и собирают шприцем бедную тромбоцитами плазму, которая остается над тромбоцитарным концентратом. На дне чашки остается БоТП, которую можно использовать.

Применение БоТП позволяет использовать механизмы, действие которых приводит к более быстрой и эффективной регенерации кости. Вероятно, плазма обладает этими свойствами благодаря высокой концентрации PDGF и TGF-β, а также других факторов роста или биологически активных протеинов, которые, возможно, еще не идентифицированы. Данная методика не несет никакого риска для пациентов, поскольку их кровь используется относительно быстро. Кроме того, устраняется опасность переноса заболеваний или возникновения иммуногенных реакций, которые существуют при использовании аллогенных или ксеногенных имплантатов. Поскольку БоТП подготавливают во время операции, то отсутствует опасность возникновения ошибок при маркировке упаковки (т.е. переливания пациенту неаутогенной крови).

Использование факторов роста особенно привлекательно в тех случаях, когда эффективность костных материалов и остеоинтеграции довольно сомнительны, например, у пациентов с длительной адентией и выраженной атрофией верхней челюсти, пациентов с остеопорозом, а также у пациентов, стоматологические заболевания которых привели рубцовому изменению тканей. Для определения оптимальной концентрации различных факторов роста и идентификации неизвестных факторов роста, которые могут существовать в БоТП, необходимо проведение дальнейших исследований. Такие исследования могли бы раскрыть дополнительные преимущества использования данного метода лечения для заживления ран и регенерации кости.

Ссылки

Committee on Research, Science, and Therapy of the American Academy of Periodontology. The potential role of growth and differentiation factors in periodontal regeneration. / Periodontol 1996; 67:545-553.

Dennison DK, Vallone DR, Pinero GJ, et al. Differential effect of TGF-Bl and PDGF on proliferation of periodontal ligament cells and gin-gival fibroblasts. / Periodontol 1994; 65:641-648.

Marx RE, Carlson ER, Eichstaedt RM, et al. Platelet-rich plasma. Growth factor enhancement for bone grafts. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radial Endod 1998; 85:638-646.

Marx RE, Garg AK. "Bone Graft Physiology with Use of Platelet-Rich Plasma and Hyperbaric Oxygen." In: The Sinus Bone Graft. Jensen O, ed. Chicago: Quintessence Publishing; 1998, pp. 183-189.